基于同轴流技术的肝组织生物3D打印研究

杜显彬 徐铭恩,* 王 玲, 周永勇

1(杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院，杭州 310018)2(浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室，杭州 310018)3(浙江省杭州捷诺飞生物科技股份有限公司，杭州 310018)

引言

再生医学和组织工程领域在过去几十年里取得了重大进步，人造组织如皮肤[1-2]，软骨[3-4]和角膜[5]等已经获得成功。由于这些组织有简单的几何形状、低的细胞耗氧，所以对血管化的要求较低。然而，制造厚的、复杂的组织或器官，如心、肝、肾等，由于缺乏供应营养和氧气的血管系统，其尺寸和功能受到了限制[6]。有限的氧气扩散速度，使细胞无法远离血管200 μm存活[7]。没有血管系统，厚的组织或器官不能进行营养物质获取、气体交换和废物清除，会产生不均匀的细胞分布和有限的细胞活动产物[8]。因此，组织内相连的三维血管网络对实现人造组织的功能起着至关重要的作用[9-11]。对工程组织内部的通道进行灌流，可以为细胞提供足够的氧气和营养物质，同时清除细胞代谢废物，避免坏死组织的形成[12]。

近年来，生物三维打印成为研究的热点，通过控制细胞和生物材料的沉积，制造三维血管网络[13-15]。常见的方法是基于牺牲材料的打印，模板墨水首先嵌入在一个水凝胶模型中，随后去除牺牲模板墨水，获得空心的类血管结构[16-20]。制造血管通道后，通过灌注内皮细胞悬液，使内腔附着内皮细胞。但是，这个方法涉及复杂的牺牲材料打印以及去除过程。Dai等在纤维蛋白中促进了内皮细胞的生长，成功地实现了血管生成[21]。……